Ο λόγος που τα κέντρα κατεργασίας μπορούν να αναλάβουν την αποτελεσματική και ακριβή κατεργασία σύνθετων εξαρτημάτων στη σύγχρονη κατασκευή έγκειται στην εξαιρετικά ενσωματωμένη και αρθρωτή εσωτερική δομή τους. Η συνολική δομή αποτελείται από το σώμα εργαλειομηχανών, το σύστημα CNC, τη μονάδα μετάδοσης κίνησης και μετάδοσης, τον αυτόματο εναλλάκτη εργαλείων, βοηθητικά συστήματα και συσκευές ανίχνευσης και ανάδρασης. Αυτά τα εξαρτήματα συνεργάζονται για να επιτύχουν αυτοματοποιημένη κατεργασία υψηλής-ταχύτητας, υψηλής-ακρίβειας και πολλαπλών{4}}διεργασιών.
Το σώμα εργαλειομηχανών είναι το βασικό πλαίσιο που υποστηρίζει και τοποθετεί τη διαδικασία κατεργασίας. Συνήθως αποτελείται από ένα συγκρότημα κρεβατιού υψηλής ακαμψίας, στήλης, τσουλήθρας, επιφάνειας εργασίας και ράγας οδηγού. Το κρεβάτι είναι ως επί το πλείστον κατασκευασμένο από-χυτοσίδηρο ή συγκολλημένο χάλυβα υψηλής ποιότητας και υφίσταται επεξεργασία γήρανσης για την εξάλειψη της εσωτερικής καταπόνησης, εξασφαλίζοντας σταθερότητα διαστάσεων κατά τη μακροχρόνια χρήση. Η κολόνα και η ολίσθηση σχηματίζουν ένα κατακόρυφο και οριζόντιο σύστημα στήριξης, ενώ οι ράγες οδήγησης χρησιμοποιούν κυλιόμενους ή ολισθαίνοντες τύπους, συμπληρωμένους με δομές προ{6}}σύσφιξης και λίπανσης για την εξασφάλιση χαμηλής τριβής και υψηλής ακαμψίας των κινούμενων μερών. Το τραπέζι εργασίας μπορεί να χωριστεί σε σταθερούς και ανταλλάξιμους δίσκους, ανάλογα με τη δομική μορφή, για να καλύψει τις ανάγκες συνεχούς κατεργασίας πολλαπλών τεμαχίων εργασίας. Οι κοινές διατάξεις CNC περιλαμβάνουν κατακόρυφους, οριζόντιους και τύπους σκελετών. Οι κατακόρυφες διατάξεις είναι συμπαγείς και κατάλληλες για κατεργασία μικρών έως μεσαίων{10}}τμημάτων, οι οριζόντιες διατάξεις διευκολύνουν την πολυεπίπεδη κατεργασία και οι διατάξεις σκελετών, με τη μεγάλη διαδρομή και την υψηλή ακαμψία τους, είναι κατάλληλες για μεγάλα εξαρτήματα.
Το σύστημα CNC είναι το κέντρο εντολών του κέντρου μηχανουργικής κατεργασίας, που αποτελείται από υλικό και λογισμικό ελεγκτή. Ερμηνεύει τις οδηγίες του προγράμματος κατεργασίας και δημιουργεί τροχιές κίνησης για κάθε άξονα συντεταγμένων και εντολές ελέγχου ταχύτητας άξονα. Τα σύγχρονα συστήματα CNC διαθέτουν συχνά πολυ-σύνδεση αξόνων, παρεμβολή υψηλής-ταχύτητας, έλεγχο-προβολής-και δυνατότητες γραφικής προσομοίωσης, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να χειρίζονται υπολογιστικές απαιτήσεις πραγματικού- χρόνου για πολύπλοκες επιφάνειες και μηχανουργική επεξεργασία υψηλής- ταχύτητας. Η ενσωμάτωσή του με την ανθρώπινη-διασύνδεση μηχανής (HMI) επιτρέπει στους χειριστές να επεξεργάζονται εύκολα προγράμματα, να ορίζουν παραμέτρους και να παρακολουθούν την κατάσταση.
Η μονάδα μετάδοσης κίνησης και μετάδοσης περιλαμβάνει σερβοκινητήρες και μηχανισμούς μετάδοσης τροφοδοσίας. Ο σερβοκινητήρας λαμβάνει εντολές από το σύστημα CNC και, μέσω του ελέγχου κλειστού-βρόχου των βρόχων ρεύματος, ταχύτητας και θέσης, οδηγεί τον σερβοκινητήρα για να επιτύχει απόκριση μετατόπισης και ταχύτητας υψηλής ακρίβειας{{2}. Οι κινητήρες τροφοδοσίας συνήθως διατίθενται σε δύο μορφές: ζεύγη σφαιρικών βιδών και γραμμικοί κινητήρες. Οι σφαιρικές βίδες μετατρέπουν την περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση και είναι γνωστές για την αξιοπιστία και την ωριμότητά τους. Οι γραμμικοί κινητήρες εξαλείφουν τους ενδιάμεσους συνδέσμους μετάδοσης, παρέχοντας υψηλότερες επιδόσεις ταχύτητας και επιτάχυνσης, καθιστώντας τους κατάλληλους για κατεργασία υψηλής-ταχύτητας. Η μονάδα κίνησης ατράκτου ελέγχει τον κύριο κινητήρα για να επιτύχει σταθερή ρύθμιση ταχύτητας και σταθερή ισχύ εξόδου, καλύπτοντας τις ανάγκες διαφορετικών υλικών και συνθηκών κοπής.
Ο αυτόματος εναλλάκτης εργαλείων (ATC) είναι βασικό συστατικό στα κέντρα μηχανικής κατεργασίας για την επίτευξη συγκέντρωσης της διαδικασίας. Αποτελείται από γεμιστήρα εργαλείων και μηχανισμό αλλαγής εργαλείων. Οι γεμιστήρες εργαλείων μπορούν να ταξινομηθούν ανά χωρητικότητα και μορφή, συμπεριλαμβανομένων των-τύπου καπέλου,-τύπου δίσκου, τύπου-αλυσίδας και τύπου μήτρας-, με χωρητικότητες που κυμαίνονται από δώδεκα έως εκατοντάδες εργαλεία. Ο μηχανισμός αλλαγής εργαλείων, οδηγούμενος από ένα ρομποτικό βραχίονα ή έκκεντρο, ανταλλάσσει γρήγορα και με ακρίβεια εργαλεία μεταξύ του άξονα και του γεμιστήρα εργαλείων σύμφωνα με προγραμματισμένες οδηγίες κατά τη διάρκεια της μηχανικής κατεργασίας, μειώνοντας σημαντικά τον μη- χρόνο κοπής και βελτιώνοντας τη χρήση του εξοπλισμού. Ο τυποποιημένος σχεδιασμός της βάσης και της ράβδου ζεύξης διασφαλίζει την αξιοπιστία και τη συμβατότητα της αλλαγής εργαλείου.
Τα βοηθητικά συστήματα περιλαμβάνουν υποσυστήματα όπως ψύξη και λίπανση, αφαίρεση τσιπ, υδραυλικά και πνευματικά συστήματα. Το σύστημα ψύξης και λίπανσης μειώνει τη θερμοκρασία του εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας μέσω υγρού κοπής ή μικρολίπανσης, απομακρύνει τα τσιπ και βελτιώνει την ποιότητα της επιφάνειας. Η συσκευή αφαίρεσης τσιπ μεταφέρει αμέσως τα τσιπ που δημιουργούνται κατά τη μηχανική κατεργασία στην περιοχή συλλογής, διατηρώντας την περιοχή κατεργασίας καθαρή και αποτρέποντας δευτερεύουσες γρατσουνιές. Τα υδραυλικά και πνευματικά συστήματα παρέχουν υποστήριξη ισχύος για τη συσκευή σύσφιξης, τον εναλλάκτη εργαλείων και τις προστατευτικές πόρτες, εξασφαλίζοντας γρήγορη και ακριβή λειτουργία.
Οι συσκευές ανίχνευσης και ανάδρασης περιλαμβάνουν στοιχεία ανίχνευσης θέσης και αισθητήρες παρακολούθησης κατάστασης. Συσκευές ανίχνευσης θέσης υψηλής ακρίβειας, όπως γραμμικές κλίμακες, κωδικοποιητές και περιστροφικοί μετασχηματιστές σχηματίζουν ένα σύστημα ανάδρασης πλήρως κλειστού-βρόχου ή ημί{3}}βρόχου-βρόχου, διασφαλίζοντας την ακρίβεια τοποθέτησης και την επαναληψιμότητα των αξόνων συντεταγμένων. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας, οι αισθητήρες κραδασμών και οι συσκευές ανίχνευσης φορτίου μπορούν να παρακολουθούν την κατάσταση λειτουργίας του άξονα και του συστήματος τροφοδοσίας σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας μια βάση για προληπτική συντήρηση και έξυπνα διαγνωστικά.
Συνοπτικά, ο δομικός σχεδιασμός του κέντρου μηχανουργικής στοχεύει σε υψηλή ακαμψία, υψηλή ακρίβεια και υψηλό αυτοματισμό. Οι διάφορες λειτουργικές μονάδες αποτελούν ένα οργανικό σύνολο όσον αφορά τη φέρουσα ικανότητα-μηχανικού φορτίου, τον έλεγχο κίνησης, τη διαχείριση εργαλείων και τη διασφάλιση της διαδικασίας. Αυτή η ολοκληρωμένη δομή όχι μόνο υποστηρίζει την ολοκλήρωση πολύπλοκων διαδικασιών σε μια ενιαία εγκατάσταση, αλλά παρέχει επίσης μια σταθερή φυσική και τεχνική βάση για υψηλή-ταχύτητα, υψηλή-ακρίβεια και έξυπνη κατεργασία, καθιστώντας τα κέντρα κατεργασίας απαραίτητο βασικό εξοπλισμό στη σύγχρονη κατασκευή.